便攜式倒立擺

1、深圳市元創(chuàng)興科技有限公司 產(chǎn)品介紹便攜式倒立擺 REI-LIP-S1。應(yīng)用介紹: 倒立擺系統(tǒng)是一個非線性自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，是進行控制理論教學(xué)及開展各種控制實驗的理想實驗平臺。許多抽象的控制概念如控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控性、系統(tǒng)收斂速度和系統(tǒng)抗干擾能力等，都可以通過倒立擺系統(tǒng)直觀的表現(xiàn)出來。除教學(xué)用途外，倒立擺系統(tǒng)的高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強耦合等特性使得許多現(xiàn)代控制理論的研究人員一直將它視為研究對象。他們不斷從研究倒立擺控制方法中發(fā)掘出新的控制方法，并將其應(yīng)用于航天科技和機器人學(xué)等各種高新科技領(lǐng)域。2。產(chǎn)品說明:由元創(chuàng)興科技有限公司開發(fā)的便攜式一級直線倒立擺采用一體化設(shè)計結(jié)構(gòu)，開放的控制解

2、決方案和模塊化的實驗平臺，全方位滿足本科生自動控制理論基礎(chǔ)課程的教學(xué)和研究需要。特點: 1 一體化結(jié)構(gòu): 機械本體及控制器都放置在儀器箱中，體積小巧。 2。安裝方便，系統(tǒng)可靠: 使用時只需要打開箱蓋，插上連接線，將擺桿固定桿豎起即可以使用，不需要其他安裝工作。3。系統(tǒng)可靠，信價比高: 由于選擇都是工業(yè)上產(chǎn)品部件，器件不裸露，所以可靠性高，適合本科學(xué)生重復(fù)使用，同時價格較低。4。開放式平臺，基礎(chǔ)教學(xué)為主:采用開放式結(jié)構(gòu)，以WINDOWS平臺為主，適合教學(xué)與研究需要；為配合本科<自動控制理論>課程實驗需要，開設(shè)了一系列針對該課程的實驗內(nèi)容。實驗內(nèi)容豐富，貼切。3。倒立擺的控制目標(biāo)倒立擺

3、的控制問題就是使擺桿盡快地達到一個平衡位置（擺桿倒立位置），并且使之沒有大的振蕩和過大的角度和速度。當(dāng)擺桿到達期望的位置后，系統(tǒng)能克服一定的隨機擾動而保持在穩(wěn)定的位置。 4。倒立擺的控制方法倒立擺系統(tǒng)的輸入為小車的位移和擺桿相對的傾斜角度，計算機在每一個采樣周期中采集來自傳感器的小車的實際位置與擺桿的實際角度信號，與期望值進行比較后，通過控制算法得到控制量，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換驅(qū)動直流電機運動實現(xiàn)倒立擺的實時控制。直流電機通過皮帶帶動小車在固定的軌道上運動，擺桿的一端安裝在小車上，能以此點為軸心使擺桿能在垂直的平面上自由地擺動。作用力u平行于導(dǎo)軌的方向作用于小車，使桿繞小車上的軸在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，小車

4、沿著水平導(dǎo)軌運動。當(dāng)沒有作用力時，擺桿處于豎直向下位置。為了使桿子擺動或者達到豎直向上的穩(wěn)定，需要給小車一個控制力，使其在軌道上被往前或朝后拉動。1、PID實時控制圖2、LQR實時控制圖3、 Bang-Bang起擺實時控制圖4 能量起擺實時控制圖5。實驗設(shè)備技術(shù)參數(shù)序號技 術(shù) 類 別 技術(shù)參數(shù)1運動參數(shù)有效行程 400mm最大速度 3m/s擺桿長度 300mm2驅(qū)動方式電機類型 直流伺服電機控制模式 速度控制模式(模擬量)控制方法 單板機+電機傳動方式 同步帶3反饋參數(shù)反饋通道 2個反饋元氣件 500線編碼器4通訊方式 USB 端口5整機參數(shù)電源 220V/1A外型尺寸 620X350X200

5、mm重量 12KG包裝 鋁合金儀器箱6 標(biāo)配附件1 光盤 1張2 1.5 M USB數(shù)據(jù)線 1根3 220V電源線 1根 6。實驗內(nèi)容目錄為學(xué)校提供完整實驗指導(dǎo)書，結(jié)合學(xué)校課程實際有選擇的開設(shè)配套實驗。l 實驗一 運動控制基礎(chǔ)實驗u 擺桿角度測量實驗u 電機位移試驗l 實驗二 便攜式直線一級倒立擺建模、仿真及實驗u 倒立擺數(shù)學(xué)模型的牛頓力學(xué)推導(dǎo)u 詳細(xì)的simulink建模過程u 可控可觀性分析u 階躍響應(yīng)仿真l 實驗三 根軌跡控制實驗u 根軌跡校正方法u 校正的m文件u 仿真及實時控制l 實驗四 頻率響應(yīng)控制實驗u 頻率響應(yīng)校正方法u 校正的m文件u 仿真及實時控制l 實驗五 PID控制實驗u 位置式PID控制方法u 仿真調(diào)試及實時控制l 實驗六 狀態(tài)空間極點配置控制實驗u 極點配置方法u MATLAB求取、仿真及實時控制l 實驗七 線性二次最優(yōu)控制LQR控制實驗u LQR控制算法的實現(xiàn)機理u LQR參數(shù)求取的MATLAB程序、仿真及實時控制l 實